VORRICHTUNG ZUM SPINNSTRECKEN VON THERMOPLASTISCHEN FILAMENTGARNEN

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Spinnstrecken von wenigstens zwei thermoplastischen Filamentgarnen auf wenigstens zwei Galettenduos, bestehend aus je zwei rotierbaren. Galetten, von denen wenigstens eine Galette angetrieben ist und deren Rotationsachsen windschief zueinander liegen und so angeordnet sind, dass die Rotationsachse der einen Galette innerhalb einer Ebene schwenkbar angeordnet ist und mit der Parallelen zur nicht schwenkbaren Rotationsachse einen Schnittwinkel α bildet und diese Ebene mit einer weiteren Ebene, die durch die nicht schwenkbare Rotationsachse und den Mittelpunkt der schwenkbaren Rotationsachse bestimmt ist und einen Schnittwinkel bildet.

[0002] Zum Spinnstrecken von thermoplastischen Filamentgarnen wie Polyestern, Polyamiden und dergleichen, verwendet man gattungsgemäße Streckeinrichtungen mit zwei oder mehr Rollen- oder Galettenduos (DE-A-1 907 782). Die Rotationsachsen der Rollen innerhalb der Galettenduoeinheiten sind leicht gegeneinander geneigt zur Erzeugung einer bestimmten Windungssteigung des aufgelegten Fadens. Demzufolge liegen die beiden Rotationsachsen innerhalb einer gemeinsamen Ebene. Eine allfällig erforderliche Veränderung der Windungssteigung kann dadurch leicht vorgenommen werden, dass man den Winkel, den die beiden Rotationsachsen miteinander bilden, verändert.

[0003] Es ist auch bekannt, dass bei einem Galettenduo die Rotationsachsen der beiden Galetten innerhalb von zwei verschiedenen Ebenen geschwenkt werden können, welche parallel zueinander senkrecht auf der Verbindungslinie der Galettenachsen stehen.

[0004] Es hat sich gezeigt, dass weder die eine noch die andere der beschriebenen Achsanordnungen optimal für das Spinnstrecken von mehr als einem Faden gleichzeitig ist.

[0005] Es wurde gefunden, dass die Windungssteigung der Fadenumschlingungen auf einem Rollenduo umso geringer wird, je weiter das Filamentgarn zum vorderen, freien Ende der Rollen hin aufgelegt ist. Im Falle der Behandlung von nur einem Filamentgarn auf einem Spinnstreckwerk ist dies nicht von Bedeutung. Bei der Behandlung von zwei oder mehr Filamentgarnen gleichzeitig findet eine systematische Reduktion der Abstände zwischen den parallel nebeneinander auf das Galettenduo aufgelegten Fadenumschlingungen statt. Diese Reduktion pflanzt sich auf jedem nachgeschalteten Galettenduo fort, so dass bei der Verwendung von drei oder mehr Galettenduos die Abstände zwischen den Filamentgarnen so gering werden, dass sie nicht mehr oder nicht mehr hinreichend sicher voneinander getrennt werden können. Beim Spinnstrecken von Multifilamenten kann es ausserdem vorkommen, dass einzelne Fibrillen aus einem Filamentgarn zum Nachbarfilamentgarn hinüberwechseln; dadurch werden Differenzen im Titer der so gleichzeitig erzeugten Filamentgarne verursacht. Ebenso werden dadurch Fibrillen- oder Fadenbrüche auf dem Streckwerk ausgelöst, was sowohl die Filamentgarnqualität als auch die Wirtschaftlichkeit des Prozesses beeinflusst.

[0006] Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Spinnstrecken von zwei oder mehreren Filamentgarnen zur Verfügung zustellen, welche die Aufrechterhaltung einer ausreichenden räumlichen Trennung zwischen den einzelnen Garnumschlingungen auf den Galettenduos gewährleistet.

[0007] Die Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass der Zwischen den beiden Ebenen gebildete Schnittwinkel β 10°-60° beträgt.

[0008] Es werden die Achsen der jeweils zu einem Galettenduo gehörenden Galetten so gegeneinander schwenkbar angeordnet, dass die Schwenkebene einer Galettenachse mit der Verbindungsebene der Galettenachsen, die sowohl den Mittelpunkt dieser Achse als auch die andere Galettenachse enthält, den Schnittwinkel β bildet.

[0009] Es hat sich gezeigt, dass die Abnahme der Windungssteigung von der Wahl des Schnittwinkels β abhängig ist. Werden die Galetten so angeordnet, dass die Schwenkebenen ihrer Achsen senkrecht auf der Verbindungsebene, Schnittwinkel β = 90°, stehen, so ist diese Abnahme wesentlich stärker ausgeprägt, als wenn die Galettenachsen innerhalb der gemeinsamen Verbindungseben schwenkbar angeordnet sind. Jedoch ist die Abnahme der Windungssteigung überraschender Weise nicht monoton, sondern durchläuft ein Minimum.

[0010] Es ist zweckmässig, innerhalb eines mehrstufigen Streckwerks mit mehr als zwei Galettenduos alle Galettenduos so anzuordnen, dass eine ausreichende räumliche Trennung der Fadenumwindungen gewährleistet ist.

[0011] Eine Arbeitsbreite der Galetten von 250 mm bis 400 mm, insbesondere von 250 mmm bis 350 mm, hat den Vorteil, dass man mehrere Fäden gleichzeitig behandeln und mehrere Umwindungen auf das Galettenduo auflegen kann. So grosse Arbeitsbreiten können nur unter Verwendung der erfindungsgemässen Anordnung der Rotationsachsen der Galetten sinnvoll ausgenutzt werden

[0012] Die Erfindung soll anhand von Zeichnungen näher beschrieben werden.

[0013] Es zeigen:

Fig. 1

die erfindungsgemässe Anordnung der Galetten in einem Streckwerk

Fig. 2

eine Seitenansicht zweier Galettenduos mit Fadenlauf

Fig. 3

eine räumliche Darstellung der erfindungsgemässen Achsenanordnung

Fig. 4

eine graphische Darstellung der Windungssteigungen auf einem Galettenduo in Abhängigkeit von der Achskoordinate und dem Winkel β.

Fig. 5

eine graphische Darstellung der Abhängigkeit des Separationsfaktors und des resultierenden Abstands zwischen den Fäden vom Winkel β

[0014] In Fig. 1 ist mit dem Bezugszeichen 1 bis 1' eine erste Galette von zwei Galettenduos dargestellt. Die zweite Galette der Galettenduos ist mit 2 bis 2' bezeichnet. Ein Filamentgarn 3 wird über die Galettenduos 1, 2 und 1', 2' geführt. Zapfenpaare 4-4' und 5-5' sind zur schwenkbaren Aufhängung der Galetten im Streckwerk vorgesehen.

[0015] In Fig. 2 sind die Galettenduos 1, 2; 1', 2' in Seitenansicht dargestellt, wobei nur die Galette 1 des Galettenduos 1,2 und die Galette 1' des Galettenduos 1', 2' sichtbar sind. Eine Filamentgarnschar 3, bestehend aus den Filamentgarnen 3', 3'',3''' und 3'''', ist auf der Galette 1 von unten kommend aufgelegt und verlässt nach jeweils fünffacher Umschlingung beider Galettenduos die Galette 1'. B_o bedeutet die Breite der Fadenschar beim Einlauf auf die Gallete 1, B₁ die Breite der Fadenschar beim Verlassen der Galette 1 und B₂ die Breite der Fadenschar beim Verlassen der Galette 2.

[0016] In Fig. 3 sind dreidimensional die Galetten 1 und 2 dargestellt. Galette 1 ist um eine Rotationsachse 7 drehbar gelagert. Galette 2 ist um eine Rotationsachse 8 drehbar gelagert. Die Rotationsachsen 7 und 8 stehen windschief zueinander, d.h. sie haben auch in ihrer Verlängerung keinen Schnittpunkt. Durch die Rotationsachse 7 und den Mittelpunkt 9 der Rotationsachse 8 ist eine Ebene 10 bestimmt. Die Parallele 11 zur Rotationsachse 7 durch den Mittelpunkt 9 ist die Schnittlinie zwischen der Ebene 10 und einer Ebene 12. Die beiden Ebenen 10 und 12 schneiden sich untere einem Winkel β. Innerhalb der Ebene 12 bildet die Rotationsachse 8 mit der Parallelen 11 einen Schnittwinkel α.

[0017] Im Betrieb sind die jeweils zu einem Galettenduo zusammengefassten Galetten 1 und 1' und 2 und 2'auf einem Zapfenpaar 4 und 4' und 5 und 5' schwenkbar gelagert. Die Zapfenpaare 4 und 4' und 5 und 5' sind zwar untereinander aber nicht zueinander parallel angeordnet. Dadurch wird erreicht, dass die Schwenkebenen der Galetten 1 und 1' mit den Verbindungsebenen einen Schnittwinkel bilden. Dieses liese sich ebenso gut dadurch erreichen, dass man die jeweils zu einem Galettenduo zusammengehörigen Galetten senkrecht gegeneinander versetzt. Eine senkrecht gegeneinander versetzte Anordnung der Galetten würde die Bauhöhe der Maschine wesentlich vergrössern und deren Bedienung unverhältnismässig erschweren. Die dargestellte Aufhängung der Galetten auf Zapfenpaaren ist beispielhaft und nur eine der möglichen technischen Lösungen zur Realisierung der Erfindung. Wesentlich für die Erfindung ist die räumliche Orientierung der Rotationsachsen der Galetten gegeneinander.

[0018] Die Fadenschar 3, von einem nicht gezeigten Lieferwerk kommend, läuft senkrecht von unten auf die Galette 1 auf. Nach einer oder mehreren Umschlingungen verlässt die Fadenschar 3 das Galettenduo 1,2 wieder von der Galette 1 aus und trifft bei der Galette 1' auf das Galettenduo 1',2' auf, welches ebenfalls einfach oder mehrfach umschlungen wird. Danach kann die Filamentgarn Fadenschar 3 entweder einem oder mehreren weiteren Galettenduos oder direkt einer Aufspuleinrichtung zugeführt werden.

[0019] In Figur 2 läuft die Fadenschar, bestehend aus den vier zueinander parallel geführten Filamentgarnen, 3', 3'' 3''' und 3'''' von unten kommend, in der Nähe des antriebseitigen Randes auf der Galette 1 vom Galettenduo 1,2 auf. Sie umschlingt das Galettenduo 1,2 fünfmal, wobei alle Fäden entsprechend der mit der nicht sichtbaren Galette 2 erzeugten Windungssteigung bis in die Nähe des freien rechten Galettenrandes verlegt werden. Danach werden die Fäden der Fadenschar 3 der Galette 1' des Galettenduos 1',2'zugeführt, welches auf gleiche Weise fünffach umschlungen wird.

[0020] Die Darstellung von vier Filamentgarnen ist beispielhaft und ohne Beschränkung zu verstehen. Die erfindungsgemäss gelöste Aufgabe gilt sinngemäss für jede Fadenzahl grösser oder gleich zwei. Die dargestellten Linien geben lediglich die Zonen auf dem Galettenumfang an, auf welchen die Filamentgarne 3' 3'', 3''' und 3'''' positioniert sind. Die laterale Ausdehnung der Filamentgarne ist nicht dargestellt. Lediglich der Deutlichkeit wegen sind die äusseren der vier gezeigten Filamentgarne 3' und 3'''' stärker gezeichnet als die inneren Filamentgarne 3'' und 3'''.

[0021] Die Rotationsachse der nicht gezeigten zweiten Galette ist so gegenüber der ersten geschwenkt, dass die gewünschte Windungssteigung der Filamentgarne erreicht wird. Die Abnahme der Windungssteigung längs der Galettenachse von Auflaufzone zur Ablaufzone ist deutlich zu erkennen. Die ursprüngliche am Einlauf vorliegende Gesamtbreite B₀ der Fadenschar 3 reduziert sich auf die Breite B₁ am Ablauf. Unter der Breite der Fadenschar 3 ist der Schwerpunktsabstand des ersten und letzten der über das Rollenduo geführten Filamentgarne zu verstehen. Das arithmetische Verhältnis B₁/B₀ = SW sei im folgenden Separationswirkungsgrad genannt. Diese Kenngrösse stellt ein Mass für die relative Abnahme der Breite der Filamentgarn Fadenschar 3 innerhalb eines Streckrollenduos dar.

[0022] Es hat sich gezeigt, dass dem Separationswirkungsgrad eine zentrale Bedeutung zukommt. Führt man nämlich die Fadenschar 3 in der gleichen Weise über ein zweites Galettenduo gleicher Konfiguration, so stellt B₁ dort die Einlaufbreite der Fadenschar dar. Sie wird auf dem Weg über das zweite Galettenduo in der gleichen Weise auf die Breite B₂ reduziert wie vorher die Einlaufbreite B₀ auf B₁. Es hat sich die Beziehung ergeben B₂/B₁ = B₁/B₀ = SW. Daraus lässt sich ableiten, dass auf dem Wege über n gleichgeartete Galettenduos die ursprüngliche Breite B₀ der Fadenschar auf B_n = B₀ * SWⁿ reduziert wird.

[0023] Die Wirkungsweise der Erfindung sei anhand der folgenden Beispiele erläutert.

Beispiel 1:

[0024] Zwei rotierende Galetten von 300 mm Länge und von 190 mm Durchmesser, sind zu einem Galettenduo zusammengefasst. Die Rotationsachse der Galette 1 ist windschief zur Rotationsachse der Galette 2 innerhalb der Ebene 12 orientiert. Der Schnittwinkel β zwischen den Ebenen 10 und 12 beträgt 90°. Das Galettenduo 1,2 wird von einem Faden achtmal umschlungen. Die Windungssteigung zwischen den einzelnen Umschlingungen nimmt auf dem Galettenduo 1,2 vom Auflauf zum Ablauf von 30.5 mm um 4 mm auf 26.5 mm ab. Die Windungssteigung in Abhängigkeit von der Achskoordinate ist in Fig. 4, Kurve a, graphisch dargestellt.

Beispiel 2:

[0025] Die Galettenanordnung gemäss Beispiel 1 ist so modifiziert, dass der Schnittwinkel zwischen der Ebene 10 und der Ebene 12 35° beträgt. In diesem Fall ist die Abnahme der Windungssteigung längs der Galetttenachse geringer als 1 mm. Die Windungssteigung in Abhängigkeit von der Achskoordinate ist in Fig. 4, Kurve b graphisch dargestellt.

Beispiel 3

[0026] Ein Galettenduo wie in Beispiel 1 wird von vier Filamentgarnen fünfmal auf seiner ganzen Arbeitsbreite umschlungen. Die Windungssteigung der ersten Fadenumwindung des ersten Fadens beträgt 77 mm. Der zweite, dritte und vierte Faden werden in gleichmässigen Abständen innerhalb dieser ersten Windung positioniert. Damit ergibt sich ein Schwerpunktsabstand zwischen dem ersten und dem vierten Faden von B_O = 58 mm. Dieser Abstand reduziert sich bis zum Ablaufpunkt der Fäden von diesem Galettenduo auf B₁ = 24 mm. Daraus folgt ein Separationswirkungsgrad SW von 0.41, d. h. die ursprüngliche Breite der Fadenschar wird auf 41 % reduziert. Auf einem nachgeschalteten zweiten gleichartigen Streckgalettenduo würde sich dieser Abstand aufgrund des Separarationswirkungsgrades SW = 0.41 weiter auf 10 mm reduzieren. Bei einem für einen sicheren Betrieb erforderlichen Fadenabstand von mindestens 1 mm kann man mit einer solchen Galettenduokonfiguration lediglich feine Filamentgarne mit einer Breite von nicht mehr als 2 mm behandeln. Auf einem weiteren dritten Galettenduo würde der Abstand sich soweit verringern, dass die Fäden praktisch nicht mehr voneinander zu unterscheiden wären.

Beispiel 4 (Vergleichsbeispiel)

[0027] Zwei rotierende Galetten von 300 mm Länge und von 190 mm Durchmesser werden wie in Beispiel 3 von vier Filamentgarnen fünfmal umschlungen. Die Achsen der beiden Galetten sind nicht windschief zueinander orientiert, sondern liegen innerhalb einer Ebene, d. h., die Ebenen 10 und 12 sind komplanar, der Schnittwinkel β ist gleich 0. Die Windungssteigung der ersten Fadenumwindung des ersten Fadens beträgt 58 mm. Der zweite, dritte und vierte Faden werden in gleichmässigen Abständen innerhalb dieser ersten Windung positioniert. Damit ergibt sich ein Schwerpunktsabstand zwischen dem ersten und dem vierten Faden von B_O = 43.3 mm. Dieser Abstand reduziert sich bis zum Ablaufpunkt der Fäden von diesem Galettenduo auf B₁ = 34.8 mm. Daraus folgt ein Separationswirkungsgrad SW von 0.804. Auf einem nachgeschalteten zweiten gleichartigen Streckgalettenduo reduziert sich dieser Abstand weiter auf B₂ = 28 mm. Selbst nach der Passage von vier gleichgearteten Galettenduos verbleibt immer noch eine Fadenscharbreite von B₄ = 18.1 mm. Unter der Randbedingung, dass für einen sicheren Betrieb ein Fadenabstand von mindestens 1 mm gewährleistet sein muss, ist damit die Möglichkeit gegeben, Fäden von 5 mm Breite noch zu trennen und ihren individuellen Spulstellen zuzuführen.

Beispiele 5 bis 12

[0028] Zwei rotierende Galetten von 300 mm Länge und von 190 mm Durchmesser werden wie in Beispiel 3 von vier Filamentgarnen fünfmal auf ihrer ganzen Arbeitsbreite umschlungen. Die Achsen der beiden Galetten stehen windschief zueinander. Ihre gegenseitige Orientierung wird dergestalt variiert, dass der Schnittwinkel zwischen den Ebenen 10 und 12 unterschiedliche Werte zwischen 10° und 80° annimmt. Der Einfluss des Schnittwinkels β auf die Breite der Fadenschar B₀ am Einlauf und B₁ am Auslauf des Galettenduos wurde bestimmt und daraus der Separationsgrad SW errechnet. Die Resultate sind in Tabelle 1 zusammen mit denen der Beispiele 3 und 4 zusammengestellt. Daraus ist zu entnehmen, dass die Werte für den Separationsgrad SW sich nicht monoton mit dem Schnittwinkel verändern, sondern ein Maximum durchlaufen. In Fig. 5, Kurve a, ist dieser Verlauf graphisch dargestellt.

[0029] In Kenntnis der oben erwähnten Funktion, B_n = B_O * SWⁿ, mit welcher sich die Breite der Fadenschar auf weiteren Galettenduos weiter verrringert, wurde für den Bereich 0 ° ≤ β ≤ 70° die Bündelbreite B₄ beim Verlassen eines vierten gleichgestalteten Galettenduos errechnet, ebenso die dabei resultierenden Abstände zwischen zu verarbeitenden Filamentgarnen von 5 mm Breite. Auch diese Resultate sind in der Tabelle 1 aufgelistet. Man erkennt, dass vor allem die Abstände zwischen den Filamentgarnen innerhalb des Winkelbereichs 10° ≤ β ≤ 60° mindestens doppelt so gross sind wie ausserhalb. Damit wird eine wesentlich höhere Betriebssicherheit erreicht. Auch wird verhindert, dass einzelne Filamente eines Filamentgarns zum benachbarten Filament hinüberwechseln. Durch die grösseren Abstände zwischen den Filamentgarnen wird die Handhabung wesentlich erleichtert.

Tabelle Nr. 1

Beispiel Nr.	Schnitt winkel β	B0 [mm]	B1 [mm]	Sep.- wirkung SW	B4 [mm]	Fadenabstand [mm]
3	90	57.6	23.6	0.410
4	0	43.3	34.8	0.804	18.1	1.0
5	10	42.4	35.8	0.844	21.4	2.1
6	20	41.9	36.2	0.864	23.3	2.8
7	30	41.8	36.4	0.871	24.0	3.0
8	40	41.8	36.4	0.871	24.0	3.0
9	50	42.0	36.1	0.860	23.0	2.7
10	60	42.3	35.5	0.839	21.0	2.0
11	70	43.4	34.5	0.795	17.5	0.8
12	80	46.1	32.4	0.703

[0030] Wie aus den Werten der Tabelle hervorgeht, hängt die Separationswirkung SW in nicht monotoner Weise vom Winkel β der Aufhängung des Galettenduos ab. Es wurde bei den Untersuchungen überraschend ein Winkelbereich 10° ≤ β ≤ 60° gefunden, innerhalb dessen die Separationswirkung SW ein Maximum durchläuft. Innerhalb dieses Winkelbereichs ist der resultierende Abstand zwischen Fäden mit 5 mm Breite nach der Passage von vier Galettenduos mindestens doppelt so gross wie bekannt.

[0031] Die dadurch erzielte höhere Betriebssicherheit erbringt einerseits eine bessere Gewährleistung der Qualität des erzeugten Filamentgarns, andererseits wird dadurch der Uebergang zum gleichzeitigen Behandeln von zwei oder mehr Fäden ermöglicht oder zumindest erleichtert. Das Resultat ist eine wesentliche Erhöhung der Produktivität des Spinnstreckverfahrens gegenüber dem Einendprozess.

Ansprüche

1. Vorrichtung zum Spinnstrecken von wenigstens zwei thermoplastischen Filamentgarnen auf wenigstens zwei Galettenduos (1,2 und 1',2'), bestehend aus je zwei rotierbaren Galetten, von denen wenigstens eine Galette angetrieben ist und deren Rotationsachsen (7, 8) windschief zueinander liegen und so angeordnet sind, dass die Rotationsachse (8) der einen Galette (2) innerhalb einer Ebene (12) schwenkbar angeordnet ist, und mit der Parallelen (11) zur nicht schwenkbaren Rotationsachse (7) einen Schnittwinkel α bildet und die Ebene (12) mit einer weiteren Ebene (10), die durch die nicht schwenkbare Rotationsachse (7) und den Mittelpunkt (9) der schwenkbaren Rotationsachse (8) bestimmt ist und einen Schnittwinkel (β) bildet, dadurch gekennzeichnet, dass der zwischen den beiden Ebenen (10) und (12) gebildete Schnittwinkel (β) 10°-60° beträgt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitsbreite der Galetten (1, 2) 250 mm - 400 mm beträgt.

Claims

1. Apparatus for spin-drawing at least two thermoplastic filament yarns on at least two pairs of godets (1, 2 and 1', 2'), each comprising two rotatable godets, of which at least one godet is driven and their axes of rotation (7, 8) lie skew with respect to each other and are arranged in such a way that the axis of rotation (8) of the one godet (2) is arranged to be able to pivot within a plane (12) and forms an angle of intersection α with the lines (11) parallel to the non-pivotable axis of rotation (7) and the plane (12) forms an angle of intersection (β) with another plane (10) which is defined by the non-pivotable axis of rotation (7) and the centre (9) of the pivotable axis of rotation (8) and characterized in that the angle of intersection (β) formed between the two planes (10) and (12) is 10°-60°.

2. Apparatus according to Claim 1, characterized in that the working width of the godets (1, 2) is 250 mm - 400 mm.

Revendications

1. Dispositif pour le filage et l'étirage d'au moins deux fils continus thermoplastiques sur au moins deux duos de galettes (1, 2 et 1', 2'), comprenant chaucun deux galettes rotatives, dans lesquelles au moins une galette est entraînée et dont leurs axes de rotation (7, 8) sont disposés en gauchis les unes par rapport aux autres, de manière à ce que l'axe de rotation (8) de la galette (2) à 1' intérieur de la surface (12) soit orientable, et avec les parallèles (11) par rapport à l'axe de rotation (7) non orientable forme un angle d'intersection α et la surface (12) avec une autre surface (10), qui est définie par un axe de rotation (7) non orientable et par un point central (9) de l'axe de rotation (8) orientable et forme un angle d'intersection β, caractérisé en ce que entre les deux surfaces (10) et (12) l'angle d'intersection (β) formé comprend 10° - 60°.

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la largeur de travail des galettes (1, 2) comprend 250 mm - 400 mm.

Zeichnung